康普頓散射 | 全國醫療機構與人員基本資料

在原子物理學中，康普頓散射，或稱康普頓效應（英語：Comptoneffect），是指當X射線或伽瑪射線的光子跟物質交互作用，因失去能量而導致波長變長的現象。

在原子物理學中，康普頓散射，或稱康普頓效應（英語：Compton effect），是指當X射線或伽瑪射線的光子跟物質交互作用，因失去能量而導致波長變長的現象。相應的還存在逆康普頓效應——光子獲得能量引起波長變短。這一波長變化的幅度被稱為康普頓偏移。

康普頓效應通常指物質電子雲與光子的交互作用，但還有物質原子核與光子的交互作用——核康普頓效應存在。

康普頓效應首先在1923年由美國物理學家阿瑟·康普頓觀察到，並在隨後的幾年間由他的研究生吳有訓證實了其普遍性。康普頓因發現此效應而獲得1927年的諾貝爾物理學獎。

這個效應反映出光不僅僅具有波動性。此前湯姆森散射的古典波動理論並不能解釋此處波長偏移的成因，必須引入光的粒子性。這一實驗說服了當時很多物理學家相信，光在某種情況下表現出粒子性，光束類似一串粒子流，而該粒子流的能量與光頻率成正比。

在引入光子概念之後，康普頓散射可以得到如下解釋：電子與光子發生彈性碰撞（彈性碰撞產生的非彈性散射），電子獲得光子的一部分能量而反彈，失去部分能量的光子則從另一方向飛出，整個過程中總動量守恆，如果光子的剩餘能量足夠多的話，還會發生第二次甚至第三次彈性碰撞。

康普頓散射可以在任何物質中發生。當光子從光子源發出，射入散射物質（一般指金屬）時，主要是與電子發生作用。如果光子的能量相當低（與電子束縛能同數量級），則主要產生光電效應，原子吸收光子而產生電離。如果光子的能量相當大（遠超過電子的束縛能）時，則我們可以認為光子對自由電子發生散射，而產生康普頓效應。如果光子能量極其大（>1.022百萬電子伏特）則足以轟擊原子核而生成一對粒子：電子和正電子，這個現象被稱為成對產生。

由於光子具有波粒二象性，因此，應該可以用波動理論詮釋這效應。埃爾溫·薛丁格於1927年給出半古典理論。這理論是用古典電動力學來描述光子，用量子力學來描述電子。[1]:28, 286